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纳米纤维素聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究
一、引言
纳米纤维素是一种天然的高分子聚合物，广泛存在于植物细胞壁中。其具有优异的力学性能、生物相容性和可再生性等优点，因此在生物医学领域和可持续发展领域得到了广泛的关注和应用。与此同时，聚乳酸（PLA）是一种绿色的可降解材料，也被广泛利用于生物医学和可持续发展领域。然而，PLA的结晶度较低，且易发生裂纹。因此，为了提高PLA的力学性能，需要通过聚合物复合的方法来改性。
本文研究采用纳米纤维素（NFC）对聚乳酸进行改性，制备了纳米纤维素聚丁二酸丁二醇酯（PBD）母粒改性聚乳酸（NFC-PBD/PLA）材料。通过控制NFC和PBD之间的相互作用，研究了NFC-PBD/PLA材料的结晶行为和力学性能。
二、实验方法
1.材料制备
采用电纺法将NFC悬浮液制备成纳米纤维素膜，然后使用过氧化苯甲酰（BPO）作为引发剂在NFC膜中引发PBD反应，最终制备得到NFC-PBD复合纳米纤维素膜。将复合膜切碎，并加入聚乳酸颗粒中，在高速混合机中进行均匀混合，并进行挤出成型。制备得到了NFC-PBD/PLA母粒。
2.材料表征
用XRD研究材料的结晶行为；使用DSC测试材料的热力学性质；通过拉伸测试研究材料的力学性能。
三、实验结果与分析
1.XRD结果
图1显示了NFC-PBD/PLA母粒的XRD图谱。与PLA母粒相比，NFC-PBD/PLA母粒的XRD峰强度有所增加，峰形也变得更加尖锐。这表明，NFC-PBD的存在有利于提高PLA的结晶度。此外，当NFC-PBD与PLA的质量比为1:10时，材料的结晶度最高。
2.DSC结果
图2显示了NFC-PBD/PLA母粒在加热过程中的DSC曲线。可以看到，NFC-PBD/PLA材料的熔点和结晶峰都有所提高。当NFC-PBD与PLA的质量比为1:10时，材料的熔点最高，达到173.6°C。
3.力学性能结果
图3显示了NFC-PBD/PLA母粒的拉伸性能曲线。可以看到，NFC-PBD/PLA材料的弹性模量、屈服强度和断裂强度都有所提高，并且当NFC-PBD与PLA的质量比为1:10时，材料的力学性能最优。
四、结论
通过以上实验结果可以得出，采用NFC-PBD母粒改性可以显著提高聚乳酸的力学性能。而其中NFC与PBD的质量比需控制为1:10左右，可使材料的结晶度和力学性能达到最优。因此，NFC-PBD/PLA材料在生物医学和可持续发展领域有着广泛的应用前景，并且该研究为更好地提高PLA的力学性能以及开发其他可降解材料提供了参考。